AN INNOVATIVE APPROACH TO BUILDING ENERGY EFFICIENCY IN TEMPERATE CLIMATES: TECHNO-ECONOMIC ANALYSIS FOR AN OFFICE BUILDING. Masters thesis, King Fahd University of Petroleum and Minerals.

PDF Waleed Alhuwayil g201905930 - BOOK - Copy (AutoRecovered).pdf Restricted to Repository staff only until 29 December 2026. Download (5MB)

Arabic Abstract

تتناول هذه الرسالة نهجين لتحسين كفاءة الطاقة في مبنى مكاتب بمدينة خميس مشيط، المملكة العربية السعودية: النهج التقليدي "أفضل حالة لكل عنصر"، والنهج الجديد المقترح "النهج التسلسلي". وتهدف الدراسة إلى تقييم الجدوى التقنية والاقتصادية لكل منهج ضمن إطار كود البناء السعودي (SBC)، وتحديد استراتيجيات تصميم مستدامة وفعّالة من حيث التكلفة تتناسب مع مناخ المنطقة المعتدل. تم إعداد نموذج الحالة الأساسية باستخدام برنامج DesignBuilder (الإصدار 7.0.2.006) بما يتوافق تمامًا مع كود البناء السعودي. وشملت التحليلات البارامترية مجموعة من عوامل الطاقة مثل درجة حرارة الضبط، ونسبة النوافذ إلى الجدران (WWR)، وتصاميم التظليل، وأنظمة الإضاءة، وعدد تغييرات الهواء في أنظمة التكييف (ACH). وقد تم التقييم الاقتصادي باستخدام طريقتي فترة الاسترداد البسيطة (SPP) والقيمة الحالية الصافية (NPV)، مع تطبيق معدل خصم 8% وأعمار افتراضية للمكونات تتراوح بين 10 و30 سنة حسب وظيفتها. حقق نهج "أفضل حالة لكل عنصر" وفراً في الطاقة بنسبة 55.7% مع زيادة في التكلفة بنسبة 57.8%، وفترة استرداد تبلغ 13.9 سنة، وقيمة حالية صافية قدرها 12.84 مليون ريال سعودي. في المقابل، حقق "النهج التسلسلي" وفراً بنسبة 76.7% مع زيادة أقل في التكلفة بلغت 46.4%، وفترة استرداد 9.4 سنة، وقيمة حالية صافية 19.85 مليون ريال. وعند استبدال الزجاج المتقدم بزجاج عادي، انخفضت فترة الاسترداد إلى 4.5 سنة، وارتفعت القيمة الحالية الصافية إلى 23.46 مليون ريال، مما يعكس أداءً ماليًا أفضل. تؤكد النتائج أن "النهج التسلسلي" أكثر فعالية من حيث التكلفة والاستدامة، حيث يحقق وفراً أكبر في الطاقة، وفترة استرداد أقصر، وعوائد طويلة الأجل أعلى. كما تسلط الدراسة الضوء على بعض القيود في كود البناء السعودي، لا سيما فيما يتعلق بثبات خصائص الغلاف الخارجي للمباني، وتوصي باعتماد معايير مرنة تستجيب للمناخ لتحسين الأداء الطاقي ودعم أهداف الاستدامة الوطنية..

English Abstract

This thesis investigates two approaches for improving energy efficiency in an office building in Khamis Mushait, Saudi Arabia: the conventional Best of Each Case approach and a newly proposed Sequential Approach. The goal is to assess the techno-economic effectiveness of each method under the Saudi Building Code (SBC) and identify cost-efficient, sustainable design strategies suitable for the region’s temperate climate. A base case model was developed using DesignBuilder (v7.0.2.006) in full compliance with SBC. Parametric analyses covered key energy parameters, including setpoint temperature, window-to-wall ratio (WWR), shading, lighting systems, and HVAC air changes per hour (ACH). Economic evaluation used both Simple Payback Period (SPP) and Net Present Value (NPV) methods, applying an 8% discount rate and component life cycles of 10–30 years. The Best of Each Case approach achieved 55.7% energy savings with a 57.8% cost increase, a 13.9-year payback, and an NPV of 12.84 million SAR. The Sequential Approach delivered 76.7% energy savings with only a 46.4% cost increase, a 9.4-year payback, and an NPV of 19.85 million SAR. Using single instead of advanced glazing further reduced payback to 4.5 years and raised NPV to 23.46 million SAR, showing superior financial performance. The findings confirm the Sequential Approach as more cost-effective and sustainable, offering greater savings, shorter payback, and higher long-term returns. The study also identifies limitations in the SBC, particularly its fixed building envelope characteristics, and recommends adopting flexible, climate-responsive criteria to enhance energy performance and support national sustainability goals.

Item Type:	Thesis (Masters)
Subjects:	Environmental Architectural Engineering
Department:	College of Design and Built Environment > Architectural Engineering and Construction Management
Committee Advisor:	Asif, Muhammad
Committee Members:	Budaiwi, Ismail M. and Alhaji, Mohammed
Depositing User:	WALEED ALHUWAYIL (g201905930)
Date Deposited:	30 Dec 2025 04:35
Last Modified:	30 Dec 2025 04:35
URI:	http://eprints.kfupm.edu.sa/id/eprint/143948